劉遲，卞軍，陳巧明，王磊，蔡強(qiáng)

（1.中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院，陜西西安710065；2.中油管道物資裝備有限公司，河北廊坊065000；3.塔西南勘探開(kāi)發(fā)公司油氣開(kāi)發(fā)部，新疆喀什844804；4.中石化重慶天然氣管道有限責(zé)任公司，重慶404100）

低鋼級(jí)大管徑鋼管海運(yùn)裝船經(jīng)驗(yàn)

劉遲1，卞軍2，陳巧明3，王磊4，蔡強(qiáng)4

（1.中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院，陜西西安710065；2.中油管道物資裝備有限公司，河北廊坊065000；3.塔西南勘探開(kāi)發(fā)公司油氣開(kāi)發(fā)部，新疆喀什844804；4.中石化重慶天然氣管道有限責(zé)任公司，重慶404100）

針對(duì)某海洋管道項(xiàng)目用Φ1 016mm×15.9mm規(guī)格X52鋼級(jí)雙面螺旋埋弧焊管，經(jīng)海運(yùn)到達(dá)中轉(zhuǎn)站后3層堆放，抽檢時(shí)1/3鋼管的橢圓度達(dá)不到技術(shù)條件要求的情況，分析了生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量抽查結(jié)果，并查閱相關(guān)資料，找出了造成橢圓度超標(biāo)的原因，并提出了具體的改進(jìn)措施。

鋼管；低鋼級(jí)；大管徑；海運(yùn)；裝船；橢圓度

某海洋管道［1-2］項(xiàng)目用Φ1 016mm×15.9mm規(guī)格X52鋼級(jí)雙面螺旋埋弧焊鋼管海運(yùn)第一船到達(dá)中轉(zhuǎn)站后3層堆碼存放，抽檢時(shí)發(fā)現(xiàn)超過(guò)1/3的鋼管橢圓度達(dá)不到該項(xiàng)目技術(shù)條件要求（技術(shù)條件要求橢圓度≤5 mm），不能滿足施工要求。本文主要分析造成橢圓度［3-4］超標(biāo)的原因，并提出改進(jìn)措施。

1 原因分析

鋼管鋼級(jí)為X52，屈服強(qiáng)度360 MPa，相對(duì)于目前大量使用的X70、X80鋼級(jí)鋼管，是低鋼級(jí)鋼管。裸管采用5 000 t級(jí)船運(yùn)，船艙碼放9層；最下層墊放截面110 mm×50 mm墊木4道；鋼管與船幫之間采用木條隔離。第一船400余根鋼管在中轉(zhuǎn)站現(xiàn)場(chǎng)共堆放4垛，每垛碼放3層。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查測(cè)量

檢查部分橢圓度超標(biāo)鋼管在生產(chǎn)廠的原始測(cè)量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)發(fā)運(yùn)前管端橢圓度全部合格，最大值3.3 mm，最小值1.0mm，平均2.1mm。

中轉(zhuǎn)站現(xiàn)場(chǎng)抽檢測(cè)量發(fā)現(xiàn)橢圓度不符合標(biāo)準(zhǔn)的鋼管基本在管垛下層和中層，并且鋼管的垂直方向直徑偏小，水平方向直徑偏大。安排吊車(chē)將中上層鋼管吊開(kāi)，單層放置0.5 h后，再次測(cè)量發(fā)現(xiàn)，管徑發(fā)生明顯變化，垂直方向直徑增大，水平方向直徑縮小，變化范圍為1～3 mm；所測(cè)量的鋼管除1支外，其余鋼管橢圓度全部符合標(biāo)準(zhǔn)要求。單層擺放16 h后，再次測(cè)量發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)基本無(wú)變化，但仍有1支鋼管橢圓度超標(biāo)，不能恢復(fù)到合格值，需要經(jīng)機(jī)械調(diào)整才能達(dá)到要求?，F(xiàn)場(chǎng)成品管檢測(cè)記錄情況（部分?jǐn)?shù)據(jù)）見(jiàn)表1。

表1 現(xiàn)場(chǎng)成品管檢測(cè)記錄情況mm

1.2 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)運(yùn)輸層數(shù)的要求

目前，鋼管的運(yùn)輸碼放層數(shù)大多執(zhí)行SY/T 6577.2—2014《管線鋼管運(yùn)輸?shù)?部分：內(nèi)陸及海上船舶運(yùn)輸》或APIRP 5LW—2009《管線管內(nèi)陸及海上船舶運(yùn)輸推薦做法》［5-6］，兩者本質(zhì)相同，鋼管堆放層數(shù)n與公式（1）相關(guān)：

式中σs——靜載荷應(yīng)力，MPa；

D——鋼管公稱(chēng)外徑，mm；

L——鋼管長(zhǎng)度，mm；

B——支撐條的有效數(shù)量；

M——支撐條寬度，mm；

t——鋼管公稱(chēng)壁厚，mm。

海上運(yùn)輸時(shí)，靜載荷應(yīng)力σs等于鋼管規(guī)定最小屈服強(qiáng)度除以1.4。由公式（1）計(jì)算可知，第一船鋼管底部墊4條110 mm×50 mm墊木最多允許碼垛13層，實(shí)際碼放9層。

1.3 堆放層數(shù)對(duì)底層鋼管的影響

文獻(xiàn)［7］給出了碼垛鋼管最下層受上部重力作用產(chǎn)生的最大形變和最大彎曲應(yīng)力計(jì)算公式，具體見(jiàn)表2。將Φ1 016 mm×15.9 mm規(guī)格鋼管的具體數(shù)據(jù)代入表2中各公式，可計(jì)算出該規(guī)格鋼管堆放3、4、8、9層時(shí)受壓產(chǎn)生的最大形變和最大彎曲應(yīng)力，具體見(jiàn)表3。

表2 碼垛鋼管最下層受上部重力作用產(chǎn)生的最大形變和最大彎曲應(yīng)力計(jì)算公式

表3 鋼管形變、彎曲應(yīng)力數(shù)值

通過(guò)檢查生產(chǎn)廠的原始生產(chǎn)記錄數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)抽檢測(cè)量及查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)［8］、文獻(xiàn)，認(rèn)為造成鋼管橢圓度超標(biāo)的原因有：

（1）該項(xiàng)目鋼管鋼級(jí)為X52，規(guī)定最小屈服強(qiáng)度360MPa，是低鋼級(jí)鋼管。如果沒(méi)有水平方向的鋼管互相擠壓固定，鋼管堆放8層時(shí)，底層鋼管可能達(dá)到的最大形變量為43.58 mm，產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為362MPa，與規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度相當(dāng)；鋼管堆放9層時(shí)，底層鋼管可能達(dá)到的最大形變量為55.74mm，產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力462 MPa，已超過(guò)鋼管規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度28%。在實(shí)際裝船碼放時(shí)，底層鋼管肯定會(huì)有一定程度擠壓，同時(shí)也有空隙，此時(shí)鋼管已發(fā)生變形，可能已發(fā)生塑性變形。

（2）按照SY/T 6577.2—2014標(biāo)準(zhǔn)的公式計(jì)算，底層鋼管墊放4道110 mm×50 mm墊木，允許層數(shù)為13層。實(shí)際碼放9層，已接近計(jì)算允許碼放層數(shù)。

（3）中轉(zhuǎn)站堆放3層時(shí)，中下層橢圓度超標(biāo)的鋼管經(jīng)單層擺放后，再進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)垂直方向直徑增大，水平方向直徑減小，絕大多數(shù)能恢復(fù)到橢圓度的合格數(shù)值，但平均值大于生產(chǎn)廠的測(cè)量值。

由此可以判斷出造成鋼管橢圓度超標(biāo)的原因是：鋼管海運(yùn)過(guò)程中，在船艙中碼放9層，雖然未超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定層數(shù)，但由于只墊放4道墊木，且同一層鋼管水平之間沒(méi)有互相擠壓靠緊，底部鋼管受上部鋼管重力擠壓造成彈性變形。絕大多數(shù)鋼管單層擺放后，其橢圓度能夠恢復(fù)到合格數(shù)值，但由于碼放層數(shù)接近標(biāo)準(zhǔn)允許的最大值，鋼管所受的彎曲應(yīng)力或許已超過(guò)該鋼級(jí)的最小屈服強(qiáng)度，造成極少量屈服強(qiáng)度不均的鋼管發(fā)生了塑性變形，使其橢圓度不能恢復(fù)到合格值。

2 改進(jìn)措施

（1）為增加對(duì)鋼管的保護(hù)，從第二船開(kāi)始，在鋼管底部墊6條110 mm×50 mm墊木，計(jì)算可知允許鋼管層數(shù)為17層，實(shí)際碼放9層，僅為SY/T 6577.2—2014標(biāo)準(zhǔn)允許碼放層數(shù)的一半。

（2）鋼管斜線堆存，每層鋼管依次騎縫碼放，每隔一層在船幫與鋼管之間用方木加固保護(hù)。底層鋼管兩側(cè)使用三角木固定，避免鋼管的橫向移動(dòng)。

（3）安排監(jiān)督人員登船，保證貨物配載正確。對(duì)擺放在不同層數(shù)的鋼管，用白色油漆筆以阿拉伯?dāng)?shù)字在管端內(nèi)壁做好標(biāo)記，標(biāo)記應(yīng)距離管端大于285 mm處，最底層標(biāo)記為“1”，往上層數(shù)依次類(lèi)推，以便日后復(fù)查測(cè)量。

（4）第二船鋼管裝完船后，測(cè)量底層鋼管的橢圓度。到港卸貨后，對(duì)底層鋼管的橢圓度進(jìn)行復(fù)查，并與裝船完畢時(shí)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，以進(jìn)一步改進(jìn)后續(xù)裝船方案。

3 復(fù)查結(jié)果

確定新的裝船方案后，嚴(yán)格按照既定的方案裝船，并安排專(zhuān)人進(jìn)行監(jiān)督，船艙共裝2垛9層401支。裝船完畢后，測(cè)量鋼管的橢圓度。測(cè)量發(fā)現(xiàn)2垛最下層的鋼管，其橢圓度全部超標(biāo)。其中，橢圓度最大的2支為管號(hào)1398、1347的鋼管，橢圓度分別為18 mm、19 mm；橢圓度最小的2支為管號(hào)1543、1155的鋼管，橢圓度分別為7mm、10mm。船到達(dá)卸貨碼頭后，卸載上面8層鋼管，隨即測(cè)量底層鋼管的橢圓度，發(fā)現(xiàn)其全部合格，橢圓度最大值為4.7mm、最小值為2.1mm、平均值為3.2mm。上述1398、1347、1543、1155管號(hào)4支鋼管的橢圓度依次為2.1mm、4.1mm、4.7mm、4.7mm。

4 建議

根據(jù)本次鋼管海運(yùn)裝船方案的經(jīng)驗(yàn)和做法，對(duì)低鋼級(jí)、大管徑鋼管的海運(yùn)裝船提出以下建議：

（1）鋼管底部的墊木數(shù)量至少6道，每道墊木的寬度不低于100mm。

（2）裝船鋼管碼放層數(shù)按照SY/T 6577.2—2014計(jì)算，允許碼放層數(shù)約為計(jì)算的1/2。

（3）鋼管按照斜線堆存，每層鋼管依次騎縫疊放，每隔一層在船幫與鋼管間用方木加固保護(hù)。底層鋼管兩側(cè)使用方木固定，鋼管之間采用三角木固定，使鋼管盡量互相擠壓，避免鋼管的橫向移動(dòng)。

（4）安排監(jiān)督人員登船，保證貨物配載正確。

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［4］王釗，李連進(jìn)，張潔，等.用有限元法分析石油套管的橢圓度對(duì)承載能力的影響［J］.鋼管，2004，33（4）：39-44.

［5］SY/T 6577.2—2014管線鋼管運(yùn)輸?shù)?部分：內(nèi)陸及海上船舶運(yùn)輸［S］.2014.

［6］APIRP 5LW—2009管線管內(nèi)陸及海上船舶運(yùn)輸推薦做法［S］.2009.

［7］王昱.鋼管允許堆放層數(shù)的計(jì)算方法［J］.焊管，2007，30（5）：82-85.

［8］APISpec 5L—2012管線管規(guī)范［S］.45版.2012.

Prac tica l Experience o f Shipm ento f Large-sized Low SteelGrade We ld Pipes for Sea Transportation

LIU Chi1，BIAN Jun2，CHENQiaoming3，WANG Lei4，CAIQiang4（1.CNPC Tubular Goods Research Institute，Xi’an 710065，China；
2.China Petroleum Pipeline Materials&Equipment Co.，Ltd.，Langfang 065000，China；3.Oil&Gas Development Department，Tarim Southwest Exploration and Development Co.，Kashgar 844804，China；4.Sinopec Chongqing Natural Gas Piping Co.，Ltd.，Chongqing 404100，China）

TheΦ1 016 mm×15.9 mm X52 double-sided spiral SAW pipes for an offshore pipe line project are shipped by sea to the transfer station where they are piled with three layers.A random check for the stored pipes shows thatone third thereof have their ovality beyond the standard requirement.The causes for this problem are found outbymeans of analyzing relevant raw production data and data from the random inspectionmade at the storage site，and consulting related documents.Accordingly，specific countermeasures are proposed.

steel pipe；low grade steel；large-sized；sea transportation；shipment；ovality

TG801.4

B

1001-2311（2016）06-0049-03

2016-05-16；修定日期：2016-08-03）

劉遲（1970-），男，碩士，高級(jí)工程師，從事石油專(zhuān)用管技術(shù)咨詢(xún)和技術(shù)服務(wù)工作。